DE1054493B - Frequency divider with a flip-flop circuit made up of two transistors coupled back to one another - Google Patents

Frequency divider with a flip-flop circuit made up of two transistors coupled back to one another

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DE1054493B
DE1054493B DEW21377A DEW0021377A DE1054493B DE 1054493 B DE1054493 B DE 1054493B DE W21377 A DEW21377 A DE W21377A DE W0021377 A DEW0021377 A DE W0021377A DE 1054493 B DE1054493 B DE 1054493B
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John F Reuther
Sheldon D Silliman
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit Transistoren, insbesondere Flächentransistoren, bestückten Frequenzteiler.The invention relates to a device equipped with transistors, in particular flat transistors Frequency divider.

Es ist eine Zählschaltung bekannt, deren einzelne Zählstufen ebenfalls als Frequenzteiler betrachtet werden können. Bei der bekannten Einrichtung besteht eine Zählstufe aus einem einzigen bistabilen Spitzentransistor. Spitzentransistoren sind jedoch gegenüber Flächentransistoren sehr viel empfindlicher und neigen außerdem unter Umständen zur !Instabilität. Ein weiterer Nachteil der bekannten Zählschaltung liegt darin, daß die einzelne Stufe dieser Schaltung nicht mit einer einzigen Vorspannungsquelle auskommt. A counting circuit is known whose individual counting stages are also regarded as frequency dividers can be. In the known device, a counting stage consists of a single bistable tip transistor. Tip transistors are, however, much more sensitive than junction transistors and also tend to! instability under certain circumstances. Another disadvantage of the known counting circuit is that the single stage of this circuit does not need a single bias source.

Es ist auch ein Triggerkreis für eine Zählschaltung bekannt, der wesentlich aus einem rückgekoppelten Transistorverstärker besteht. Ein solcher Triggerkreis neigt naturgemäß auch zur selbsttätigen Schwingungsanfachung. Außerdem benötigt er eine besondere Betriebsspannungsquelle. Eine weiter bekanntgewordene Flip-Flop-Schaltung weist in den Kollektorkreisen zweier Transistoren Induktivitäten auf. Diese Induktivitäten dienen der Versteilerung der Rückflanke von Ausgangsimpulsen des Flip-Flop-Kreises.It is also a trigger circuit for a counting circuit is known, which essentially consists of a feedback Transistor amplifier consists. Such a trigger circuit naturally also has a tendency to generate vibrations automatically. He also needs a special operating voltage source. One that has become more popular The flip-flop circuit has inductances in the collector circuits of two transistors. These inductors serve to steepen the trailing edge of output pulses from the flip-flop circuit.

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Frequenzteiler mit einem Flip-Flop-Kreis aus zwei aufeinander rückgekoppelten Transistoren, beispielsweise Flächentransistoren, und mit einem Transistor-Triggerkreis zur Auslösung des Flip-Flop-Kreises. Gemäß der Erfindung ist dieser Frequenzteiler dadurch gekennzeichnet, daß ein durch einen Schalttransistor entladbarer Kondensator als Triggerkreis für den Flip-Flop-Kreis verwendet wird, daß Flip-Flop-Kreis und Triggerkreis an eine einzige gemeinsame Vorspannungsquelle angeschlossen sind und daß zur eindeutigen Festlegung des Schaltzustandes bei Inbetriebnahme im Kollektorkreis eines der beiden Transistoren des Flip-Flop-Kreises eine Induktivität liegt.The present invention is based on a frequency divider with a flip-flop circuit of two on top of one another feedback transistors, for example junction transistors, and with a transistor trigger circuit to trigger the flip-flop circuit. According to the invention this frequency divider is thereby characterized in that a capacitor which can be discharged by a switching transistor is used as a trigger circuit for the flip-flop circuit is used that flip-flop circuit and trigger circuit to a single common Bias source are connected and that for the clear definition of the switching state Commissioning an inductance in the collector circuit of one of the two transistors of the flip-flop circuit lies.

Ein derartiger Frequenzteiler benötigt, wie aus der später folgenden Beschreibung und der Zeichnung hervorgeht, nur eine einzige Betriebsspannungsquelle und hat dadurch einen großen Vorzug gegenüber den bekannten Schaltungen, welche mit Spitzentransistoren bestückt sind. Schaltungen, die mit Elektronenröhren arbeiten, für die neben der Anoden- und Gittervorspannung auch noch Heizspannungen erforderlich sind, gegenüber ist der erfindungsgemäße Frequenzteiler noch vorteilhafter. Im Triggerkreis erübrigt sich eine besondere Schaltung zur Unterdrückung von positiven Triggerimpulsen, da nur Impulse von negativer Polarität entstehen. Durch das Einfügen einer einzigen Induktivität in den Kollektorkreis eines der beiden Transistoren wird bei Betriebsbeginn auto-Frequenzteiler mit einem Flip-Flop-Kreis
aus zwei aufeinander rückgekoppelten
TransistorenSuch a frequency divider, as can be seen from the following description and the drawing, requires only a single operating voltage source and therefore has a great advantage over the known circuits which are equipped with tip transistors. Circuits that work with electron tubes, for which heating voltages are required in addition to the anode and grid bias, compared to the frequency divider according to the invention is even more advantageous. A special circuit for suppressing positive trigger pulses is not required in the trigger circuit, since only pulses of negative polarity are generated. By inserting a single inductance into the collector circuit of one of the two transistors, an auto-frequency divider with a flip-flop circuit is created at the start of operation
from two feedback loops
Transistors

Anmelder:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)Applicant:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Essel, Patentanwalt,
München 2, Wittelsbacherplatz 4Representative: Dipl.-Ing. A. Essel, patent attorney,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 4

Beanspruchte Priorität:
V, St. v. Amerika vom 22. Juni 1956Claimed priority:
V, St. v. America June 22, 1956

John F. Reuther und Sheldon D. Süliman,
Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt wordenJohn F. Reuther and Sheldon D. Süliman,
Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
have been named as inventors

matisch ein bestimmter Schaltungszustand hergestellt.a certain circuit state is automatically established.

Die Schaltung nach der Erfindung benötigt also keine besonderen Einstellanschlüsse.The circuit according to the invention therefore does not require any special setting connections.

Bei der Verwirklichung der Erfindung werden in Ubereinstimmung mit einem. Ausführungsbeispiel ein Paar Transistoren gegenseitig so rückgekoppelt, daß ein statischer, bistabiler Multivibrator entsteht. Ein Triggerkreis wird in Verbindung, damit benutzt, um Rechteckimpulse in kurze Triggerimpulse umzuwandeln, die über Richtleiter gleichzeitig den Basiselektroden der Transistoren zugeführt werden, um denjenigen Transistor, der Sättigungsstrom führt, zu blockieren und den Multivibrator in seinen anderen stabilen Zustand zu überführen. Es entsteht so ein Rechteckausgangsimpuls für jeden zweiten Rechteckimpuls, der dem Triggerkreis zugeführt wird.In implementing the invention are in accordance with a. Embodiment a Pair of transistors fed back to one another in such a way that a static, bistable multivibrator is created. A Trigger circuit is used in conjunction with it to convert square-wave pulses into short trigger pulses, which are simultaneously fed to the base electrodes of the transistors via directional conductors to block the transistor that carries the saturation current and the multivibrator in its other to transfer stable state. This creates a square output pulse for every second square pulse, which is fed to the trigger circuit.

Zum besseren Verständnis der Art und des Umfanges der Erfindung dient die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.In order to better understand the nature and scope of the invention, the following is detailed Description in connection with the drawing.

In der Zeichnung bedeutet die Ziffer 10 allgemein eine 2 :1-Flip-Flop-Schaltung oder einen Frequenzhalbierer, der eine Flip-Flop-Schaltung 12 umfaßt, die abwechselnd von einem stabilen Zustand in den anderen überführt wird mittels eines Triggerkreises 13, welchem ein Rechtecksignal von einem Rechteckwellengenerator 15 zugeführt wird.In the drawing, the numeral 10 generally denotes a 2: 1 flip-flop circuit or a frequency halver which comprises a flip-flop circuit 12 which is alternately transferred from one stable state to the other by means of a trigger circuit 13, which is a Square wave signal from a square wave generator 15 is supplied.

809 789/329809 789/329

Claims (2)

Die Flip-FIop-SchaItung 12 besteht aus einem Paar Transistoren TR2 und TR3, deren Emitter e an einem Punkt 16 mit Masse verbunden sind, und deren Kollektoren c an den negativen Pol einer Gleichstromquelle wie z. B. einer Batterie 17 angeschlossen sind. Der positive Pol der Batterie ist am Punkt 18 mit Masse verbunden. Die Kollektoren c sind an die Batterie 17 über Kollektorwiderstandeii1 und Ri angeschlossen. Die Basiselektrode b jedes Transistors ist mit dem Kollektor c des anderen Transistors durch einen Kollektorwiderstand R2 bzw. Rs verbunden, um damit einen Multivibratorkreis herzustellen. Die Widerstände R2 und R3 werden von Kondensatoren C2 und C3 überbrückt aus einem Grunde, der später näher erläutert wird. Eine Induktivität L1 liegt in Serie mit dem Kollektor c des Transistors TR2 und der Batterie 17, um den Stromfluß beim Einschalten zu verzögern und so den Ausgangszustand des Flip-Flop-Kreises 12 festzulegen. Der Triggerkreis 13 umfaßt einen Kondensator Cv der in Serie mit der Batterie 17 liegt und parallel zum Transistor TR2 über Widerstände R6 und R5. Ein Transistor TR1 liegt parallel zum Kondensator C1 und zum Widerstand R5 und bildet so einen Entladekreis für den Kondensator. Der Reohteckwellengenerator 15 irgendeines geeigneten Typs kann zwischen der Basiselektrode b des Transistors TR1 und Masse mittels eines Schalters 19 angeschlossen werden. Er bewirkt die Überführung des Transistors TR1 in seinen Sättigungszustand, wodurch der Kondensator C1 entladen wird. Richtleiter in Form von Dioden 20 und 21 sind jeweils zwischen die Basiselektrode b der Transistoren TR2 und TR3 und einen Punkt 22, der den Kondensator C1 und den Widerstand R5 verbindet, gelegt. Auf diese Weise wird der Entladekreis des Kondensators an den Flip-FlopKreis 12 angeschlossen, um diesen von einem stabilen Zustand in den anderen umzusteuern. Wenn die Betriebsspannung zum ersten Mal eingeschaltet wird, verzögert die Induktivität L1 den Stromfluß zur Basiselektrode b des Transistors TR3, wodurch der Transistor TR2 in den Sättigungszustand gelangt. Jetzt ist eine Ausgangsklemme 26 annähernd auf Massepotential, während eine Ausgangsklemme 27 ein negatives Potential aufweist. Der Basisstrom des Transistors TR2 verursacht einen Spannungsabfall am Widerstand R2, und der Kondensator C2 wird aufgeladen, so daß sein linker Belag positiv wird, während der Kondensator C3 ungeladen bleibt. In der Zwischenzeit lädt sich der Kondensator C1 über die Widerstände R5 und Re auf. Wenn der Schalter 19, der den Reckteckwellengenerator 15 mit der Basiselektrode b des Transistors TR1 verbindet, geschlossen wird und somit ein Rechteckimpuls an die Basiselektrode des Transistors TR1 gelangt, wird die Basis b negativ im Verhältnis zum Emitter e. Dies verursacht, daß TR1 Sättigungsstrom annimmt und so Punkt 25 mit Masse verbunden wird. Der Kondensator C1 entlädt sich über den Widerstand R5 und den Transistor TR1 und liefert so einen relativ kurzen Triggerimpuls in der Größenordnung 1 μβεο, der den Basiselektroden der Transistoren TR2 und TR3 über die Richtleiter 20 bzw. 21 zugeführt wird. Dieser Impuls ist dem Basisstrom des Transistors TR2 entgegengesetzt und macht diesen schließlieh zu Null. Sobald der Kollektor c des Transistors TR2 negativ wird und sich dem Batteriepotential nähert, hilft der Ladestrom des Kondensators C3 den Transistor TR3 bis zum Sättigungsstrom zu treiben, während die Ladung an Kondensator C2 zusammen mit dem Spanungswechsel am Kollektor c des Transistors TR3, der positiver geworden ist, die Basis b des Transistors TR2 momentan positiv erhält. Auf diese Weise wird ein Wechsel in den anderen Zudes Multivibrators unterstützt. Wenn der Rechteckimpuls vom Transistor TR1 genommen wird und während eines Impulses, der die Basis b positiv macht, ist der Transistor blockiert, und der Kondensator C1 lädt sich wieder auf. Der nächste Rechteckimpuls, der die Basis b von TR1 wieder negativ macht, verursacht auf gleiche Weise, daß der Kondensator C1 entladen wird, und steuert den FIip-Flop-Kreis 12 zurück in den Ausgangszustand. Die Ausgangsspannung an der Klemme 26 ist eine Folge von Rechteckimpulsen von der halben Frequenz der durch den Generator 15 angelegten Rechteckwelle. Ein Frequenzhalbierer, der die Eigenschaften der Erfindung umfaßt, ist erfolgreich mit den folgenden Werten für die Schaltelemente betrieben worden: Widerstände R1 und Ri ., 1 OOO Ohm Widerstände R2 und R3 680 Ohm Widerstand i?e IOOOOOhm Widerstand R5 IOO OOOOhm Kondensatoren Cv C2 und C3 .... 0,001 mF Transistoren TRv TR2 und TR3 Type SB-100 Gleichrichter 20 und 21 Type 1N 34 A Durch die vorstehende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung wird klar, daß auf eine einfache und zweckmäßige Weise eine Schaltung geschaffen wurde, um einen Rechteckwellenausgang von der halben Frequenz des Eingangs zu erzeugen. Ein Frequenzhalbierer oder »2: 1-Flip-Flop«, der die Eigenschaften der Erfindung aufweist, ist verwendbar für Zähleinrichtungen, Programmschalter, Rechengeräte und ähnliches. Er läßt sich gleich gut an einer Spannungsquelle von 3 oder 1,5 Volt betreiben, wobei nur eine einzige Spannungsquelle benötigt wird. Da alle Elemente der Schaltung von statischer Natur sind, ist sie besonders zuverlässig und billig zu unterhalten. Daß spezielle Werte von Widerständen und Transistoren angegeben worden sind, bedeutet nicht, daß nicht andere Werte und andere Typen, z. B. Punktkontakt- oder legierte Transistoren, verwendet werden könnten. Patentansprüche:The flip-fiop circuit 12 consists of a pair of transistors TR2 and TR3, the emitters e of which are connected to ground at a point 16, and their collectors c to the negative pole of a direct current source such as. B. a battery 17 are connected. The positive pole of the battery is connected to ground at point 18. The collectors c are connected to the battery 17 via collector resistorseii1 and Ri. The base electrode b of each transistor is connected to the collector c of the other transistor through a collector resistor R2 or Rs to thereby produce a multivibrator circuit. The resistors R2 and R3 are bridged by capacitors C2 and C3 for a reason which will be explained in more detail later. An inductance L1 is connected in series with the collector c of the transistor TR2 and the battery 17 in order to delay the flow of current when the power is switched on and thus establish the output state of the flip-flop circuit 12. The trigger circuit 13 comprises a capacitor Cv which is in series with the battery 17 and in parallel with the transistor TR2 via resistors R6 and R5. A transistor TR1 is parallel to the capacitor C1 and the resistor R5 and thus forms a discharge circuit for the capacitor. The square wave generator 15 of any suitable type can be connected between the base electrode b of the transistor TR1 and ground by means of a switch 19. It brings about the transition of the transistor TR1 into its saturation state, whereby the capacitor C1 is discharged. Directional conductors in the form of diodes 20 and 21 are each placed between the base electrode b of the transistors TR2 and TR3 and a point 22 which connects the capacitor C1 and the resistor R5. In this way, the discharge circuit of the capacitor is connected to the flip-flop circuit 12 in order to switch it from one stable state to the other. When the operating voltage is switched on for the first time, the inductance L1 delays the flow of current to the base electrode b of the transistor TR3, whereby the transistor TR2 becomes saturated. An output terminal 26 is now approximately at ground potential, while an output terminal 27 has a negative potential. The base current of the transistor TR2 causes a voltage drop across the resistor R2, and the capacitor C2 is charged so that its left plate becomes positive, while the capacitor C3 remains uncharged. In the meantime, the capacitor C1 charges through the resistors R5 and Re. When the switch 19, which connects the rectangular wave generator 15 to the base electrode b of the transistor TR1, is closed and a rectangular pulse thus arrives at the base electrode of the transistor TR1, the base b becomes negative in relation to the emitter e. This causes TR1 to assume saturation current and thus point 25 to be connected to ground. The capacitor C1 discharges through the resistor R5 and the transistor TR1 and thus delivers a relatively short trigger pulse of the order of magnitude 1 μβεο, which is fed to the base electrodes of the transistors TR2 and TR3 via the directional conductors 20 and 21, respectively. This pulse is opposite to the base current of the transistor TR2 and ultimately makes it zero. As soon as the collector c of the transistor TR2 becomes negative and approaches the battery potential, the charging current of the capacitor C3 helps to drive the transistor TR3 to the saturation current, while the charge on the capacitor C2 becomes more positive together with the voltage change on the collector c of the transistor TR3 is, the base b of the transistor TR2 receives momentarily positive. In this way, a change to the other Zudes multivibrators is supported. When the square-wave pulse is taken from transistor TR1 and during a pulse that makes base b positive, the transistor is blocked and capacitor C1 recharges. The next square-wave pulse, which makes the base b of TR1 negative again, causes the capacitor C1 to discharge in the same way, and controls the flip-flop circuit 12 back to the initial state. The output voltage at the terminal 26 is a sequence of square-wave pulses of half the frequency of the square wave applied by the generator 15. A frequency halver, which includes the properties of the invention, has been successfully operated with the following values for the switching elements: Resistors R1 and Ri., 1000 ohms resistors R2 and R3 680 ohms resistance i? E IOOOOOhms resistor R5 10000Ohms capacitors Cv C2 and C3 .... 0.001 mF transistors TRv TR2 and TR3 type SB-100 rectifier 20 and 21 type 1N 34 A From the above description in connection with the drawing it is clear that a circuit has been created in a simple and expedient manner to a Generate square wave output at half the frequency of the input. A frequency halver or "2: 1 flip-flop", which has the properties of the invention, can be used for counting devices, program switches, computing devices and the like. It can be operated equally well from a voltage source of 3 or 1.5 volts, whereby only a single voltage source is required. Since all elements of the circuit are static in nature, it is particularly reliable and inexpensive to maintain. The fact that specific values of resistors and transistors have been given does not mean that other values and other types, e.g. B. point contact or alloy transistors could be used. Patent claims: 1. Frequenzteiler mit einem Flip-Flop-Kreis aus zwei aufeinander rückgekoppelten Transistoren, beispielsweise Flächentransistoren, und mit einem Transistor-Triggerkreis zur Auslösung des Flip-Flop-Kreises, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch einen Schalttransistor entladbarer Kondensator als Triggerkreis für den Flip-Flop-Kreis verwendet wird, daß Flip-Flop-Kreis und Triggerkreis an eine einzige gemeinsame Vorspannungsquelle angeschlossen sind und daß zur eindeutigen Festlegung des Schaltzustandes bei Inbetriebnahme im Kollektorkreis eines der beiden Transistoren des Flip-Flop-Kreises eine Induktivität liegt.1. Frequency divider with a flip-flop circuit made up of two transistors that are fed back to one another, For example, flat transistors, and with a transistor trigger circuit to trigger the Flip-flop circuit, characterized in that a capacitor which can be discharged by a switching transistor is used as the trigger circuit for the flip-flop circuit, that flip-flop circuit and trigger circuit are connected to a single common bias source and that for the unique Determination of the switching state during commissioning in the collector circuit of one of the two transistors of the flip-flop circuit is an inductance. 2. Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektroden der Transistoren des Multivibrators über Richtleiter mit dem Triggerkreis verbunden sind.2. Frequency divider according to claim 1, characterized in that the base electrodes of the transistors of the multivibrator are connected to the trigger circuit via directional conductors.
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